CN104806374A - 发动机气缸盖的推杆管结构 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于内燃机的气缸盖和推杆管结构。气缸盖包括第一端，其包含凹进的摇臂腔。气缸盖还包括与第一端相对并且限定燃烧室的上端的第二端。凹进的摇臂腔具有下表面，其中，一对推杆管通过那里。气缸盖的第二端具有一对推杆管，其设置在凹进的摇臂腔和第二端之间的推杆管孔中。进气口和排气口的每一个贯穿气缸盖延伸到燃烧室。

Description

发动机气缸盖的推杆管结构

发明背景

本发明的实施例通常涉及利用推杆管的顶置阀门(OHV)发动机，并且更特别地，涉及一种发动机气缸盖和推杆管结构。

顶置阀门(OHV)发动机使用推杆来致动气缸盖中的阀门。推杆由位于发动机体中的凸轮轴来驱动。推杆致动摇臂的一端，其在位于气缸盖上的耳轴销钉或者摇杆轴上枢转。摇臂的另一端致动进气或者排气阀。摇杆组件通常由摇杆罩来封闭。

在一些发动机中，推杆包含在推杆管中，其保护推杆并且给油提供在曲轴箱和摇杆罩之间流动的路径。因为推杆典型地从气缸盖延伸到气缸体，当利用推杆管时，它们也从气缸盖延伸到气缸体。这导致需要正密封，以防止由于运动和不同膨胀以及收缩速率而带来的渗油和污染。推杆管因此在两端有螺纹并且拧入发动机体和盖或者摇杆罩，含有O形环，以提供油封，和/或含有环形凸缘和垫片。不幸的是，这些部件随时间退化以及必须被替换并且制造和安装耗时。

在空气冷却的内燃机中，可以希望的是：设置推杆管和摇杆罩，以助于传递来自气缸盖和气缸体的热量。空气冷却的内燃机依靠气缸体和气缸盖边缘周围的散热片来增加冷却空气在其上流动的表面面积。然而，如果推杆管被设置在冷却空气的路径中，它们可以变成有效的冷却装置。而且，用于摇杆部件的新的外壳设计有可能增加可用于热传递的表面面积。摇杆罩常常充当绝缘体，因为它们封装气缸盖，并且因此来自气缸盖的热传递可以利用精心设计明显地改进。

代替推杆管，其它发动机使用在气缸盖和气缸体内部所形成的推杆通道。虽然推杆通道不要求O形环和垫片，它们需要在气缸盖和气缸体内部更厚的壁，以提供用于通道的空间并且需要额外的铸造和加工步骤。更厚的壁增加用于来自燃烧室的热传递的热阻。在气缸盖中形成的推杆管还限制空气流动并且降低冷却能力。

因此，将希望的是，提供不需要随时间退化的部件并且减少制造和装配时间的推杆管。对于气缸盖还将希望的是，具有位于最大化到周围环境的热传递的位置并且整个地含在发动机的单个部件中的推杆管。如果气缸盖具有用于摇杆部件的外壳，其增加来自气缸盖的热传递，这将进一步地是有益的。

发明内容

本发明的实施例涉及一种用于内燃机的气缸盖和推杆管结构。

根据本发明的一方面，一种用于内燃机的气缸盖包括第一端，其包含凹进的摇臂腔。气缸盖还包括与第一端相对并且限定燃烧室的上端的第二端。凹进的摇臂腔具有下表面，其中，一对推杆管孔通过那里。气缸盖的第二端具有一对推杆管，其设置在凹进的摇臂腔和第二端之间的推杆管孔中。进气口和排气口的每一个贯穿气缸盖延伸到燃烧室。

根据本发明的另一方面，气缸盖组件包括被配置成可运转地耦合到气缸体的气缸盖。气缸盖包括用于接触气缸体的基座部分，进气口和排气口，以及包括凹进的阀门组件腔的顶部。凹进的阀门组件腔和基座部分沿着气缸盖的侧面在其间形成空隙。气缸盖还包括一对推杆管，其贯穿空隙从基座部分延伸到凹进的阀门组件腔。进气阀和排气阀与对应的进气口和排气口连通。进气阀和排气阀的每一个具有延伸到凹进的阀门组件腔内的杆。摇臂组件耦合到凹进的阀门组件腔内。一对推杆中的每一个与摇臂组件连通并且被插入对应的推杆管中。

根据本发明的另一方面，多气缸内燃机包括曲轴箱，多个气缸，以及多个气缸盖。每个气缸具有孔和位于孔中的活塞。每个气缸盖具有耦合到对应气缸的下端和具有用于包括摇杆部件的腔体的上端。凹处位于气缸盖中的腔体之下，一对推杆管设置在所述气缸盖中并且从下端延伸到腔体。气缸盖还包括与进气口连通的进气阀以及与排气口连通的排气阀，其中，进气和排气阀的每一个具有突起到腔内的杆。摇杆部件耦合到每个腔体的内部。推杆位于每个推杆管中并且与对应的摇杆部件和曲轴箱连通。

根据以下的详细描述和图，不同的其它特征和优点将是显而易见的。

附图说明

附图图示了目前期望实现本发明的实施例。

在图中：

图1是并入本发明的内燃机的透视图。

图2是并入本发明的图1的气缸盖的分解透视图。

图3是图2的气缸盖的侧面透视图。

图4是图3的气缸盖的侧视图。

图5是沿着图4的线5-5得到的横截面视图。

图6是图2的气缸盖的侧视图。

图7是以如图1的发动机中所实施的典型方向来旋转的图2的气缸盖的侧视图。

图8是图2的气缸盖的侧视图，其中，摇杆部件装配于其中。

图9是图2的气缸盖的截面图，其在横截面中示出了推杆管座。

图10是图2的气缸盖的顶面透视图。

图11是示出了图2的装配气缸盖的透视图，其中，空气导流装置(air guide)旋转远离于此。

图12是图11的空气导流装置的侧视图。

图13是图11的气缸盖和空气导流装置的部分截面视图。

图14是图11的气缸盖和空气导流装置结构的部分顶视图。

图15是并入本发明的车轮驱动车辆的透视图。

图16是并入本发明的典型非车轮驱动设备。

具体实施方式

本发明的实施例针对一种空气冷却的内燃机的气缸盖的进气口；在空气冷却燃机的气缸盖内部的推杆管结构；以及用于将冷却空气引向空气冷却燃机的气缸盖的空气导流装置。本发明的不同实施例被并入空气冷却的内燃机中，其在任何数量的不同应用中(包括但不限于，功率发电机、割草机、动力清洗器、休闲车辆、以及船，这仅仅是一些示例)被并入作为原动机/主动力源。虽然以下描述了本发明的实施例，但是要理解的是，这些公开内容不意味着限制而是提出实施本发明的示例。本发明的范围意味着包含不同的实施例和在其中通用内燃机可以从此处所示出和描述的发明中受益的任何合适应用。要理解的是，本发明的某些方面可以同等地也适于非空气冷却的内燃机并且这也在本发明的范围内。

首先参考图1，内燃机10是典型的双V型，其具有在发动机体12内部的两个燃烧室以及相关联的活塞(未示出)，所述发动机体12具有由摇杆罩16所覆盖的一对气缸盖14。图1的内燃机10包括装饰性的和功能性的罩18和20，以及传统的滤油器22，压力传感器24，油盘26，排油塞28和测深尺30，以及与内燃机相关联的其它常规部分。冷却源31将冷却空气朝向内燃机10吸入通过罩20。

图2是气缸盖14的分解视图，其具有多个散热片32，进气和排气阀34，阀座36，以及推杆38。从气缸盖14的上部所分解出来的是火花塞40，阀导管42，阀簧44，摇臂46，套管48，摇臂支撑座50，弹簧帽52，以及间隙调整器54。所有的都可以传统方式操作。

气缸盖14包括推杆管60，其被紧压配合到气缸盖14的对应孔62中。每个推杆管60具有两个外侧直径64，66，其被安放在气缸盖14的孔62中，以使得较小的直径66无障碍通过孔62直到较大的直径64到达孔62的顶部，从而允许均匀的压入配合。正如参考图9和10更详细地示出的以及将在以下描述的。

图2还示出了具有主分流器防护物72的空气导流装置/分流器70以及通过利用锚或者焊接紧固而附接于此的第二级空气导流装置/分流器74。要理解的是，空气导流装置/分流器70可以被构造为单一整体构造或者具有两个或者多个部件的多部件结构。空气分流器70的构造和功能将参考图11-14更详细地描述。

接下来参考图3，气缸盖14被示出在前台具有进气口80。气缸盖14具有有下表面84的凹的摇杆腔82，以容纳阀弹簧44和摇臂组件90的至少一部分，如图8中所最佳示出的。气缸盖14然后覆盖有摇杆罩16，正如图1中所示出的。返回参考图3，下推杆管孔86被示出具有比图2中所示出的上推杆孔88更小的直径，以容纳推杆管60在那里的有效压紧配合。因此，正如本领域普通技术人员现在将认识到的，推杆管从摇杆腔82的下表面84开始向下通过延伸到气缸盖14的下表面附近的推杆管孔86而完全包含在气缸盖内部，正如将参考图9所描述的。

参考图3和4，气缸盖14的进气口80是改进的D形，其朝向燃烧室基本上均匀地延伸通过气缸盖14，而不是铸造要求的标准设计，其典型地并近似地是1°。进气口80的改进的的D形包括耦合到基本上平坦的侧表面102，104的弧形表面100，其中，平坦的侧表面102延伸长度大于平坦的侧表面10延伸4的长度。平坦的侧表面106与弧形表面100相对并且通过通常的直角108接到平坦的侧表面102；然而，要理解的是，所述直角108的内棱角可以通过逐渐过渡来形成。平坦的侧表面106经由平坦的、基本上平面的、抗搅炼表面110，以通常45度角度与平坦的侧表面104连接，由此切去或者除去典型的“D形”结构的其它90度角的角度，从而形成改进的D形结构。改进的D形结构的功用将参考图7来描述。

图5是沿着图4的线5-5得到的横截面并且示出了向内延伸到进气阀通道112的气缸盖14的进气口80。进气口80被示出具有与平坦的侧表面104连接的上弧形表面100，所述平坦的侧表面104经由小过渡表面114与抗搅炼表面110连接。进气阀通道112与燃烧室116连通。进气口80基本上一致地从气缸盖14的外边开始延伸，以在向内的过渡区域117处与进气阀通道112和燃烧室116相交。平坦的侧表面106基本上是平面的并且其横截面垂直于缸径的中心轴线和燃烧室116下面的活塞，或者，在优选的实施例中，平行于气缸盖的底表面。图5还示出了冷却空气通过路径(pass through)118，其给散热片32提供额外的冷却。

参考图6，气缸盖14在侧视图中示出了具有插入其中的推杆管60，并且示出了在其中弧形表面100与基本上平行的平坦侧表面102，104连接的视角下的进气口80的另一个视图，其中，平坦的侧表面104以基本上直角与平坦的侧表面106连接。平坦的侧表面104和平坦的侧表面106借助于平坦的、基本上平面的、抗搅炼表面110经由过渡表面114来连接。

图7示出了气缸盖14和进气口80，其如图1中所示出的、以水平机轴结构的方式安装在内燃机10上来定向，以使得平坦的、基本上平面的、抗搅炼表面110基本上是水平的。按照这种结构，平坦的，抗搅炼表面110未未燃烧燃料提供更多表面面积，以耗散和防止在工业中被已知的“搅炼”。正如所已知的，以液体形式的燃料“搅炼”可能导致再引燃时的回火逆燃(pop)和逆火。在水平机轴方向，抗搅炼表面110减少了这种搅炼在合适调整的发动机中的出现。前述的图1中的内燃机10还被构造成以垂直机轴位置来运转，其中，平坦的侧表面102基本上与水平线平行并且因此成为抗搅炼表面。可替代的，本领域普通技术人员现在将易于认识到：其它的表面可以彼此协同使用，从而在以近似45度增长的方式旋转的发动机结构方向中提供至少两个抗搅炼表面。这种结构保证了并入本发明的发动机的广泛实施。在水平表面上的该增加的表面面积允许燃料在更广阔的表面散开，以提升更高的蒸发速率，其进而改善雾化，从而改善燃烧过程，并且导致降低的不发火以及改进废气排放的浓度。此外，由本发明所提供的减少和/或除去燃料搅炼还减少了任何周期性的过富的燃烧，其典型地导致黑色的废气排放。

图8示出了气缸盖14，其装配有安装在其上的摇臂组件90和通过推杆管60向上延伸到摇臂组件90的推杆38。进气口80在侧面透视图中被示出。正如之前所提及的，图1中的摇杆罩16附接到气缸盖14上，从而封闭摇臂组件90。

现在参考图9，气缸盖14在横截面中被示出通过推杆管60。推杆管60具有在下端的较小直径66以及在上端的较大直径64。当气缸盖14在上端具有较大的孔88以及在下端具有较小的孔86，从而使得推杆管60落入通道孔62中直到遇见阻力，借此推杆管60然后被逆着凸起挡块(boss stops)120紧压入位。凸起挡块提供将推杆管60正向地置于气缸盖14中。

参考图10，气缸盖14以从顶面侧视图的视角被示出，其中，推杆管60(a)在推杆管通道孔62上，以及推杆管60(b)部分地插入其对应的通道，然后牢固地被紧压入位。改进的D形进气孔80从顶面侧视图的视角被示出。

图11示出了以装配的结构的气缸盖14，其中，摇臂组件90安装在其中以及推杆38从那里开始延伸。空气分流器70被示出旋转远离固定于此的气缸盖14。空气分流器70包括主分流器防护物72，其从在发动机前侧121处的冷却源开始延伸到发动机的后侧122。图1的冷却源31将空气向里吸入通过发动机罩20以及空气分流器70，将一部分冷却空气引向并且横过气缸盖14的至少两个独立面积。主分流器防护物72具有第一弧形构件124，以将冷却空气引导遍布并且横过气缸盖14的后侧122的散热片32。第二弧形构件126将空气引向和横过推杆管60和推杆管60后面的散热片32。空气流建设性地被分成三个路径，由箭头128所示出以及由第二级空气导流装置/分流器74和第二弧形构件126所引导的内部空气路径，以及由主分流器防护物72和第一弧形构件124所引导的后部空气流动路径130、132。

参考图12，这些空气流动通路由第二弧形构件126来形成，所述第二弧形构件126具有小于第一弧形构件124的宽度137的宽度135。空气导流装置70被构造具有上和下缘边(lip)134，136，以助于将空气流动保持在空气导流装置70内部。开口138允许紧固物通过那里并且将空气导流装置70紧固到气缸盖14。

图13是示出了多个空气路径/通路128，130，132的截面图。空气流动路径130将冷却空气引导横过散热片32(a)，同时空气流动路径132将空气引导横过散热片32(b)。内部空气流动路径128将空气引导横过位于气缸盖14的中心和里面的散热片32(c)。

参考图14，是示出了从顶视图上看安装在气缸盖14上的空气分流器70的顶截面视图。空气导流装置70包括与过渡部分142连接的第一平面部分140，其向前延伸以在其中接收空气流，所述过渡部分142通向纵向平面的部分144并且在第一和第二弧形构件124,126处终止。图14还示出了安装在气缸盖14中的推杆管60，其中推杆38从那里延伸通过。

图15示出了由并入了本发明的内燃机10所供能的车轮驱动车辆150的示例。在该实例中，车轮驱动车辆是割草机，但是可以等同地是任何车轮驱动车辆。

图16示出了非车轮驱动设备160，在该实例中，便携式发电机。便携式发电机包括驱动发电机单元162的内燃机10并且仅仅是从此处所描述的发明中受益的非车轮驱动设备的一个示例，但是可以等同地适用于任何非车轮驱动设备，包括船只。

正如本领域普通技术人员现在将易于认识到的，通过除去通常铸造到气缸盖中的推杆通道以及最小化推杆管，大量的铸造可以被除去，这导致了可以用于额外冷却的新的开放面积。本发明的新的推杆管使得更多的冷却空气与燃烧室和排气口连通。

因此，根据本发明的一个实施例，一种用于内燃机的气缸盖包括第一端，其包含凹进的摇臂腔。气缸盖还包括与第一端相对并且限定燃烧室的上端的第二端。凹进的摇臂腔具有下表面，其中，一对推杆管孔通过那里。气缸盖的第二端具有一对推杆管，其设置在凹进的摇臂腔和第二端之间的推杆管孔中。进气口和排气口的每一个贯穿气缸盖延伸到燃烧室。

根据本发明的另一方面，一种气缸盖组件包括被配置成可运转地耦合到气缸体的气缸盖。气缸盖包括用于接触气缸体的基座部分，进气口和排气口，以及包括凹进的阀门组件腔的顶部。凹进的阀门组件腔和基座部分沿着气缸盖的侧面在其间形成空隙。气缸盖还包括一对推杆管，其贯穿空隙从基座部分延伸到凹进的阀门组件腔。进气阀和排气阀与对应的进气口和排气口连通。进气阀和排气阀的每一个具有延伸到凹进的阀门组件腔内的杆。摇臂组件耦合到凹进的阀门组件腔内。一对推杆中的每一个与摇臂组件连通并且被插入对应的推杆管中。

根据本发明的又一实施例，多气缸内燃机包括曲轴箱，多个气缸以及多个气缸盖。每个气缸具有孔和位于孔中的活塞。每个气缸盖具有耦合到对应气缸的下端和具有用于包括摇杆部件的腔体的上端。凹处位于气缸盖中的腔体之下，一对推杆管设置在所述气缸盖中并且从下端延伸到腔体。气缸盖还包括与进气口连通的进气阀以及与排气口连通的排气阀，其中，进气和排气阀的每一个具有突起到腔内的杆。摇杆部件耦合到每个腔体的内侧。推杆位于每个推杆管中并且与对应的摇杆部件和曲轴箱连通。

所写出的说明书使用示例来公开本发明，包括最佳方式，并且还使得任何本领域普通技术人员能够实践本发明，包括制成和使用任何装置或者系统以及执行任何并入的方法。本发明的可专利性范围由权利要求来限定，并且可以包括本领域普通技术人员想到的其它示例。这些其它示例将在权利要求的范围内，即使它们具有与权利要求的字面语言不同的结构化要素，或者即使它们包括与权利要求的字面语言无实质不同的等同结构化要素。

Claims (23)

1.一种用于内燃机的气缸盖，气缸盖包括：

第一端，其包括凹进的摇臂腔，凹进的摇臂腔具有下表面，其中，一对推杆管孔通过那里；

第二端，其与第一端相对并且限定燃烧室的上端，第二端具有一对推杆管，其设置在凹进的摇臂腔和气缸盖的第二端之间的推杆管孔中；以及

进气口和排气口，其每一个贯穿气缸盖延伸到燃烧室。

2.如权利要求1的气缸盖，其还包括：在气缸盖的第二端处的推杆孔中的一对挡块，其中，推杆管具有对接到挡块的第一端和耦合到凹进的摇臂腔的下表面中的第二端。

3.如权利要求1的气缸盖，其还包括：第二组推杆管孔，其具有比凹进的摇臂腔的下表面中的推杆孔的直径更小的直径，以及一对推杆管中的每一个具有比上端直径更小的下端直径。

4.如权利要求3的气缸盖，其中，推杆管被构造为紧压配合到在摇臂腔的下表面中所形成的推杆孔中。

5.如权利要求1的气缸盖，其中，暴露了推杆管的中间截面。

6.如权利要求1的气缸盖，其还包括：从气缸盖向外延伸的散热片，以及在推杆管周围的冷却通道。

7.如权利要求6的气缸盖，其还包括：空气导流装置，其被设置用于向散热片和在推杆管周围的冷却通道提供冷却空气。

8.一种气缸盖组件，该组件包括：

气缸盖，其被配置用于可运转地耦合到气缸体，气缸盖包括：

用于接触气缸体的基座部分；

进气口和排气口；

包括凹进的阀门组件腔的顶部，凹进的阀门组件腔和基座部分沿着气缸盖的侧面在其间形成空隙，

一对推杆管，其贯穿空隙从基座部分延伸到凹进的阀门组件腔，

进气阀和排气阀，其与对应的进气口和排气口连通，进气阀和排气阀的每一个具有延伸到凹进的阀门组件腔内的杆；

耦合到凹进的阀门组件腔内的摇臂组件；以及

一对推杆，每个推杆被插入到对应的推杆管中并且与摇臂腔连通。

9.如权利要求8的气缸盖组件，其中，每个推杆管具有耦合到基座部分的一端，以及耦合到凹进的阀门组件腔的腔底的第二端。

10.如权利要求9的气缸盖组件，其中，腔底和基座部分的每一个具有一对在那里形成适于安放对应的推杆管的开口。

11.如权利要求10的气缸盖组件，其中，推杆管被紧压配合到在腔底和基座部分中形成的对应开口中。

12.如权利要求11的气缸盖组件，其中，每个推杆管具有在第一端的外直径，其不同于在第二端的外直径。

13.如权利要求8的气缸盖组件，还包括：散热片，其从气缸盖开始向外延伸并且在推杆管的位置处提供中断。

14.如权利要求9的气缸盖组件，还包括：空气导流装置，其安装到气缸盖并且被配置成朝向推杆管和在其后的冷却通道提供冷却空气。

15.如权利要求12的气缸盖组件，其中，基座部分包括位于在其中形成的每个开口中的凸起，以对齐推杆管。

16.一种多气缸内燃机，该内燃机包括：

曲轴箱；

多个气缸，每个气缸具有孔和位于孔中的活塞；

多个气缸盖，每个气缸盖具有耦合到对应气缸的下端，每个气缸盖还包括：

具有包括摇杆部件的腔体的上端；

位于腔体之下的凹处；

一对推杆管，其设置在凹处内并且从下端延伸到腔体；

与进气口连通的进气阀，以及与排气口连通的排气阀，进气和排气阀的每一个具有突起到腔内的杆；

耦合到每个腔体内侧的摇杆部件；

推杆，其位于每个推杆管中并且与对应的摇杆部件和曲轴箱连通。

17.如权利要求16的多缸内燃机，还包括：多个空气分流器，每个空气分流器耦合到对应的气缸盖。

18.如权利要求16的多缸内燃机，其中，腔体和下端的每一个具有在其中形成的多个开口，以安放推杆管，以及进一步地，其中，每个推杆管被紧压配合到下端的开口和腔的开口中。

19.如权利要求18的多缸内燃机，其中，每个推杆管在第一端具有外直径，其小于第二端的外直径；以及

进一步地，其中，形成在下端中的开口对应第一端的外直径，以及形成在腔中的开口对应第二端的外直径。

20.如权利要求20的多缸内燃机，其中，每个气缸盖包括从那里向外延伸的散热片，每个气缸盖的散热片在每个推杆管的位置处提供中断。

21.如权利要求16的多缸内燃机，其并入车轮驱动车辆和非车轮驱动设备中的一个。

22.如权利要求8的气缸盖组件，其安装到车轮驱动车辆和非车轮驱动设备中的一个的发动机上。

23.如权利要求1的气缸盖，其安装到车轮驱动车辆和非车轮驱动设备中的一个中的发动机上。